Title:
Verfahren zum Bestimmen einer Empfangsrichtung eines Funksignals
Document Type and Number:
Kind Code:
A1

Abstract:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Empfangsrichtung eines Funksignals, wobei mehrere Antennen mit unterschiedlichen Richtcharakteristika verwendet werden.





Inventors:
Strunck, Sebastian, Dr. (65527, Niedernhausen, DE)
Application Number:
DE102016214142A
Publication Date:
02/01/2018
Filing Date:
08/01/2016
Assignee:
Continental Teves AG & Co. oHG, 60488 (DE)
International Classes:
G01S3/06; G01S3/12
Domestic Patent References:
DE102014212505A1N/A2015-12-31
DE3920302C1N/A1997-05-22
DE1277948BN/A1968-09-19
Claims:
1. Verfahren zum Bestimmen einer Empfangsrichtung eines Funksignals (40), welches folgende Schritte aufweist:
– Empfangen des Funksignals (40) mittels einer ersten Antenne (21) mit einer ersten Empfangscharakteristik und dabei Erzeugen eines ersten Empfangssignals,
– Empfangen des Funksignals (40) mittels einer zweiten Antenne (22) mit einer zweiten Empfangscharakteristik und dabei Erzeugen eines zweiten Empfangssignals, wobei die zweite Empfangscharakteristik unterschiedlich zur ersten Empfangscharakteristik ist, und
– Ermitteln der Empfangsrichtung basierend auf dem ersten Empfangssignal und dem zweiten Empfangssignal.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
– wobei die erste Antenne (21) eine Rundstrahlcharakteristik als Empfangscharakteristik hat.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
– wobei die zweite Antenne (22) eine Richtcharakteristik als Empfangscharakteristik hat.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
– wobei die Empfangsrichtung basierend auf jeweiligen Leistungen des ersten Empfangssignals und des zweiten Empfangssignals ermittelt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
– wobei die Empfangsrichtung mit einer Unsicherheit hinsichtlich einer begrenzten Anzahl von Transformationen, insbesondere Spiegelungen und/oder Drehungen, ermittelt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches ferner folgenden Schritt aufweist:
– Empfangen des Funksignals (40) mittels einer dritten Antenne (23) mit einer dritten Empfangscharakteristik und dabei Erzeugen eines dritten Empfangssignals,
– wobei die Empfangsrichtung auch basierend auf dem dritten Empfangssignal ermittelt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6,
– wobei die dritte Empfangscharakteristik der zweiten Empfangscharakteristik gedreht um eine vertikale Achse entspricht.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, welches ferner folgenden Schritt aufweist:
– Empfangen des Funksignals (40) mittels einer vierten Antenne (24) mit einer vierten Empfangscharakteristik und dabei Erzeugen eines vierten Empfangssignals,
– wobei die Empfangsrichtung auch basierend auf dem vierten Empfangssignal ermittelt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8,
– wobei die vierte Empfangscharakteristik der zweiten Empfangscharakteristik gedreht um eine vertikale Achse entspricht.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9,
– wobei die Empfangsrichtung eindeutig und/oder ohne Unsicherheit ermittelt wird.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
– wobei die Empfangscharakteristika jeweils formelmäßig und/oder numerisch implementiert sind.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
– wobei ferner ein Abstand einer das Funksignal (40) aussendenden Quelle (30) basierend auf einer Leistung zumindest eines der Empfangssignale, insbesondere des ersten Empfangssignals, ermittelt wird.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
– wobei das Verfahren mittels zumindest einem ersten Funksignal (40) und einem zweiten Funksignal (40) durchgeführt wird,
– und wobei eine Änderung eines Abstands einer die Funksignale (40) aussendenden Quelle (30) basierend auf zugehörigen Empfangssignalen, insbesondere ersten Empfangssignalen, ermittelt wird, insbesondere basierend auf einer Freiraumdämpfung.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
– wobei die Empfangsrichtung ferner basierend auf einer in dem Funksignal (40) enthaltenen Positionsangabe ermittelt wird.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
– wobei die Antennen (21, 22, 23, 24) vertikal übereinander angeordnet sind.

Description:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Empfangsrichtung eines Funksignals.

Die Bestimmung einer Position eines Fahrzeugs ist essenziell für die automatische Navigation. Die Bestimmung der Position mithilfe von Satellitennavigationssystemen wie beispielsweise GPS ist – ohne weitere Hilfsmittel – typischerweise lediglich dazu in der Lage, ein Fahrzeug auf etwa sieben Meter genau zu positionieren. Für moderne Anwendungen wie beispielsweise eine Fahrspurbestimmung ist dies typischerweise nicht ausreichend.

Eine Verbesserung der Positionsbestimmung kann mithilfe unterschiedlicher Hilfsmittel wie beispielsweise Differenzial-GPS erreicht werden. Bei dieser Vorgehensweise werden feste GPS-Empfänger verwendet, deren Position bekannt ist. Damit werden Korrekturwerte berechnet, welche auf einer Differenz zwischen gemessener und tatsächlicher Position basieren und an mobile GPS-Teilnehmer weitergeleitet werden.

Im Rahmen der zukünftig einzuführenden Fahrzeug-zu-X-Kommunikation sollen bestenfalls alle Fahrzeuge und auch Fußgänger als Teilnehmer eines Fahrzeug-zu-X-Kommunikationsverbunds agieren. Dafür sollen alle Teilnehmer typischerweise regelmäßig sogenannte Cooperative Awareness Messages (CAM) aussenden. Diese beinhalten typischerweise neben einer temporären Identifikation auch Positions-, Richtungs- und Geschwindigkeitsinformationen.

Auch wenn derartige Nachrichten bereits Informationen über eine Position eines jeweiligen Fahrzeug-zu-X-Teilnehmers beinhalten, ist es trotzdem wünschenswert, eine genauere Angabe zur Richtung und eventuell auch zum Abstand eines sendenden Teilnehmers zu haben, als dies basierend auf den mittels Satellitennavigation möglichen Genauigkeiten erreichbar ist. Dies gilt insbesondere bei kurzen Abständen.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, Maßnahmen vorzusehen, mittels welchen derartige Informationen erhalten werden können.

Dies wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach Anspruch 1 erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen können beispielsweise den Unteransprüchen entnommen werden. Der Inhalt der Ansprüche wird durch ausdrückliche Inbezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Empfangsrichtung eines Funksignals, welches folgende Schritte aufweist:

  • – Empfangen des Funksignals mittels einer ersten Antenne mit einer ersten Empfangscharakteristik und dabei Erzeugen eines ersten Empfangssignals,
  • – Empfangen des Funksignals mittels einer zweiten Antenne mit einer zweiten Empfangscharakteristik und dabei Erzeugen eines zweiten Empfangssignals, wobei die zweite Empfangscharakteristik unterschiedlich zur ersten Empfangscharakteristik ist, und
  • – Ermitteln der Empfangsrichtung basierend auf dem ersten Empfangssignal und dem zweiten Empfangssignal.

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es auf einfache Weise möglich, eine Empfangsrichtung zu berechnen, welche unabhängig von Positionen ermittelt werden kann, die in Nachrichten enthalten oder auf sonstige Weise über Satellitennavigation oder andere Navigationstechniken bestimmt werden. Dies erlaubt es einem Fahrzeug oder einem anderen Fahrzeug-zu-X-Teilnehmer, welcher das Verfahren ausführt, eine eigenständige Bestimmung der Richtung eines anderen Fahrzeug-zu-X-Teilnehmers vorzunehmen, welche insbesondere bei kurzen Abständen zwischen den Teilnehmern genauer sein kann als eine Richtung, welche auf eher ungenauen Satellitennavigationsdaten basiert.

Es sei jedoch verstanden, dass das Verfahren nicht auf die Verwendung im Rahmen der Fahrzeug-zu-X-Kommunikation eingeschränkt ist, sondern allgemein zur Bestimmung einer Empfangsrichtung eines Funksignals verwendet werden kann.

Es sei verstanden, dass es sich bei dem Funksignal typischerweise um dasjenige Signal handelt, welches sich in Form von elektromagnetischen Wellen durch den Raum ausbreitet. Bei einem Empfangssignal handelt es sich typischerweise um dasjenige Signal, welches sich in einem elektrischen Leiter oder einer sonstigen Verbindung nach dem Empfang durch die jeweilige Antenne befindet, und welches durch geeignete elektrische oder elektronische Schaltungen ausgewertet werden kann.

Die Empfangsrichtung kann insbesondere zweidimensional auf der Erdoberfläche ermittelt werden. Dabei kann beispielsweise eine Längsachse eines Fahrzeugs oder eine Fahrtrichtung als Referenz dienen. Auch andere Referenzen sind jedoch möglich.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführung hat die erste Antenne eine Rundstrahlcharakteristik als Empfangscharakteristik. Dies ermöglicht eine richtungsunabhängige Bestimmung der Stärke eines Funksignals.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführung hat die zweite Antenne eine Richtcharakteristik als Empfangssignal. Dies ist insbesondere vorteilhaft in Verbindung mit einer Rundstrahlcharakteristik als Empfangscharakteristik der ersten Antenne. Insbesondere wenn zwei unterschiedliche Empfangscharakteristika der beiden Antennen verwendet werden, ist durch geeignete Berechnung eine Ermittlung der Empfangsrichtung möglich.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung wird die Empfangsrichtung basierend auf jeweiligen Leistungen des ersten Empfangssignals und des zweiten Empfangssignals ermittelt. Beispiele für eine solche Berechnung werden weiter unten gegeben werden.

Gemäß einer Ausführung wird die Empfangsrichtung mit einer Unsicherheit hinsichtlich einer begrenzten Anzahl von Transformationen, insbesondere Spiegelungen und/oder Drehungen, ermittelt. Dies kann insbesondere bedeuten, dass beispielsweise ein Winkel relativ zu einer Referenzachse bestimmt wird, dass jedoch nicht bestimmt werden kann, ob in einem zweidimensionalen Koordinatensystem auf der Erdoberfläche der Winkel ein positives oder negatives Vorzeichen hat. So kann in diesem Fall beispielsweise zwar ermittelt werden, dass ein Signal von vorne seitlich kommt, aber nicht, ob es von links oder rechts kommt. Dies kann insbesondere bei der Verwendung von nur zwei Antennen der Fall sein. Auch in diesem Fall wird jedoch von der Ermittlung einer Empfangsrichtung gesprochen, auch wenn diese mit einer solchen Unsicherheit behaftet ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung weist das Verfahren ferner folgenden Schritt auf:

  • – Empfangen des Funksignals mittels einer dritten Antenne mit einer dritten Empfangscharakteristik und dabei Erzeugen eines dritten Empfangssignals,
  • – wobei die Empfangsrichtung auch basierend auf dem dritten Empfangssignal ermittelt wird.

Durch die Verwendung einer dritten Antenne ist es typischerweise möglich, bei der Wahl geeigneter Empfangscharakteristika die Empfangsrichtung des Funksignals in einem zweidimensionalen Koordinatensystem ohne verbleibende Unsicherheit zu bestimmen.

Die dritte Empfangscharakteristik entspricht bevorzugt der zweiten Empfangscharakteristik gedreht um eine vertikale Achse.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung weist das Verfahren ferner folgenden Schritt auf:

  • – Empfangen des Funksignals mittels einer vierten Antenne mit einer vierten Empfangscharakteristik und dabei Erzeugen eines vierten Empfangssignals,
  • – wobei die Empfangsrichtung auch basierend auf dem vierten Empfangssignal ermittelt wird.

Mittels der Verwendung einer vierten Antenne kann die Genauigkeit noch weiter verbessert und/oder die Unsicherheit noch weiter verringert werden.

Diese Empfangscharakteristik entspricht dabei bevorzugt der zweiten Empfangscharakteristik gedreht um eine vertikale Achse. Insbesondere können die zweite, dritte und vierte Empfangscharakteristik sich einander derart entsprechen, dass sie von einem gemeinsamen Punkt ausgehen und jeweils um 120° zueinander gedreht sind. Damit kann die Genauigkeit verbessert und die Verringerung von Unsicherheit zu allen Seiten hin optimiert werden.

Bevorzugt wird dabei die Empfangsrichtung eindeutig und/oder ohne Unsicherheit ermittelt. Dies ist typischerweise ab der Verwendung von drei Antennen, besonders bevorzugt bei der Verwendung von vier oder auch fünf Antennen, möglich. Die weiter oben erwähnte Unsicherheit hinsichtlich Drehungen, Spiegelungen oder anderer Transformationen kann damit vorteilhaft vermieden werden, so dass genau ermittelt werden kann, aus welcher Richtung ein Funksignal kommt.

Es sei verstanden, dass auch noch mehr Antennen, beispielsweise eine fünfte Antenne, verwendet werden können. Die eben gegebenen Ausführungen gelten dafür entsprechend.

Die jeweiligen Empfangscharakteristika können beispielsweise jeweils formelmäßig und/oder numerisch implementiert sein. Dies erlaubt eine einfache Berechnung der Empfangsrichtung.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung wird ferner ein Abstand einer das Funksignal aussendenden Quelle basierend auf einer Leistung zumindest eines der Empfangssignale, insbesondere des ersten Empfangssignals, ermittelt. Eine solche Leistung zum Berechnen des Abstands kann insbesondere mittels einer Antenne bestimmt werden, welche eine Rundstrahlcharakteristik hat, da es bei der reinen Bestimmung der Leistung gerade nicht auf die Richtung ankommt. Damit kann zusätzlich zur Empfangsrichtung auch ein Abstand der sendenden Einheit bestimmt werden, so dass bei einer Weiterverarbeitung im Rahmen der Fahrzeug-zu-X-Kommunikation oder anderer Fahrsicherheitstechniken beispielsweise eine Kollisionsgefahr ermittelt werden kann.

Gemäß einer Weiterbildung wird das Verfahren mittels zumindest einem ersten Funksignal und einem zweiten Funksignal durchgeführt, wobei eine Änderung eines Abstands einer die Funksignale aussendenden Quelle basierend auf zugehörigen Empfangssignalen, insbesondere ersten Empfangssignalen, ermittelt wird, insbesondere basierend auf einer Freiraumdämpfung. Damit kann eine relative Geschwindigkeit der empfangenden Station und der sendenden Station zueinander bestimmt werden, was beispielsweise Hinweise auf eine mögliche bevorstehende Kollision geben kann.

Die Empfangsrichtung kann ferner basierend auf einer in dem Funksignal enthaltenen Positionsangabe ermittelt werden. Eine solche Positionsangabe kann beispielsweise auf Satellitennavigation basieren. Dies ermöglicht die Kombination von zwei Vorgehensweisen zur Bestimmung der Empfangsrichtung, wobei beispielsweise auch eine mittels Satellitennavigation oder anderweitig bestimmte Position der empfangenden Einheit, welche typischerweise das erfindungsgemäße Verfahren ausführt, berücksichtigt werden kann. Beispielsweise kann damit eine Plausibilisierung durchgeführt werden.

Gemäß einer Weiterbildung wird eine Entfernung oder Entfernungsänderung zumindest teilweise basierend auf einer Phasenlage von zumindest einem ersten Funksignal und einem zweiten Funksignal ermittelt. Damit können auch die Phasen der Funksignale ausgenutzt werden, was auch eine deutliche Erhöhung der Genauigkeit einer Entfernungsmessung oder einer Entfernungsänderungsmessung bedeuten kann, da die verwendeten Wellenlängen typischerweise verhältnismäßig kurz sind.

Die Antennen können insbesondere vertikal übereinander angeordnet sein. Damit kann auf das Herausrechnen von Effekten, welche sich allein aus der unterschiedlichen Entfernung der Antennen ergeben, typischerweise verzichtet werden.

Typischerweise werden für die Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ein Rundstrahler und eine oder mehrere gerichtete Antennen verwendet, um Funksignale zu empfangen. Bei einem solchen Funksignal kann es sich insbesondere um eine Fahrzeug-zu-X-Nachricht bzw. ein Fahrzeug-zu-X-Signal handeln.

Ein Rundstrahler alleine kann bereits eine Änderung des Signalpegels erkennen und somit eine mögliche Abstandsänderung des Senders anzeigen. Diese Information kann beispielsweise dazu verwendet werden, Positionierungsdaten aus einer Cooperative Awareness Message (CAM) zu unterstützen. Solche Abstandsänderungsinformationen zusammen mit den Positionierungsdaten können über eine zeitliche Mittelung dazu führen, exakte Kenntnisse über den Funkkanal zu erlangen, so dass der absolute Abstand über die Empfangsleistung bestimmbar wird.

Richtantennen dienen weiterhin dazu, die Richtung des Senders in Verbindung mit der Empfangsleistung eines Rundstrahlers zu ermitteln. Durch die Richtcharakteristik einer oder mehrerer Richtantennen kann damit ein Abstandsvektor von der Empfangsantenne des eigenen Fahrzeugs ermittelt werden. Dafür wird der Unterschied der Empfangsleistung typischerweise bezogen auf den Rundstrahler in Beziehung mit den bekannten Empfangscharakteristika gesetzt. Mit nur einer Richtantenne ergibt sich jedoch typischerweise noch keine Eindeutigkeit.

Eine Änderung des Gesamtleistungspegels, welche ein Maß für die Entfernungsänderung ist, kann beispielsweise mithilfe einer Freiraumdämpfung berechnet werden. Diese kann anhand der Formel F = ((4☐r)/(λ))2bestimmt werden, wobei r den Abstand zwischen Sender und Empfänger und λ die Wellenlänge des ausgesendeten Signals darstellt. Aus der Leistungsdifferenz zwischen zwei Nachrichten und der letzten angenommenen Entfernung lässt sich die potentielle neue Entfernung berechnen. Eine höhere Genauigkeit ist unter zusätzlicher Berücksichtigung der Phasenlagen zu erwarten. Unter Verwendung von vier oder mehr Richtantennen kann auch eine 360°-Abdeckung erreicht werden. Der Aufbau könnte beispielsweise als Dipol mit Rundstrahlcharakteristik und vier weiteren um 90° versetzten Patch-Antennen ausgeführt werden. Sollte der Rundstrahler keine gleichmäßig runde Richtcharakteristik in der Azimut-Ebene haben, kann über die Richtungserkennung mit Hilfe der Richtantenne der Ausgleich bestimmt werden.

Insbesondere kann mittels des hierin beschriebenen Vorgehens die Genauigkeit der Positionierung anderer Objekte verbessert werden. Es ergibt sich dabei insbesondere ein Vorteil insofern, als ein vorhandener Kommunikationskanal passiv mitgenutzt werden kann und die gemessenen Werte mit der empfangenen Nachricht abgeglichen werden können. Dazu kann es erforderlich sein, eine Erweiterung des Empfangspfads um eine oder mehrere Antennen und entsprechende Leistungsmesser vorzunehmen. Dieser kann als reiner Effektivleistungsmesser mithilfe von sogenannten Detektordioden realisiert werden.

Ein System zur Abstandserkennung ist beispielsweise das Radar, welches sehr genaue Abstände messen kann. Dieses ist jedoch ein separates System, welches auch keine Auswertung der Kommunikationsdaten erlaubt, da nicht unbedingt klar ist, ob eines der vom Radar erkannten Objekte zu einer Fahrzeug-zu-X-Nachricht gehört. Trotzdem können Informationen, welche mittels Radar erhalten wurden, mit den durch das hierin beschriebene Verfahren erhaltenen Informationen kombiniert oder fusioniert werden. Das gleiche gilt für andere aktive Ortungsmethoden wie beispielsweise LiDAR, Ultraschall oder Kameraortung.

Die Erfindung betrifft des Weiteren ein System, welches dazu konfiguriert ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen. Ein solches System kann insbesondere eine entsprechende Mehrzahl von Antennen sowie eine elektronische Steuerungsvorrichtung, welche zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens konfiguriert ist, aufweisen. Die elektronische Steuerungsvorrichtung kann hierzu beispielsweise Prozessormittel und Speichermittel aufweisen, wobei in den Speichermitteln Programmcode gespeichert ist, bei dessen Ausführung die Prozessormittel ein erfindungsgemäßes Verfahren ausführen. Hinsichtlich des erfindungsgemäßen Verfahrens kann dabei auf alle beschriebenen Ausführungen und Varianten zurückgegriffen werden.

Die Erfindung betrifft des Weiteren ein nichtflüchtiges computerlesbares Speichermedium, auf welchem Programmcode gespeichert ist, bei dessen Ausführung ein Prozessor ein erfindungsgemäßes Verfahren ausführt. Hinsichtlich des erfindungsgemäßen Verfahrens kann dabei auf alle beschriebenen Ausführungen und Varianten zurückgegriffen werden.

Weitere Merkmale und Vorteile wird der Fachmann dem nachfolgend mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispiel entnehmen. Dabei zeigen:

1: Empfangscharakteristika eines Rundstrahlers und einer Richtantenne,

2: Empfangscharakteristika eines Rundstrahlers und vierer Richtantennen,

3: Empfangscharakteristika eines Rundstrahlers und einer alternativen Richtantenne,

4: Empfangscharakteristika eines Rundstrahlers und dreier Richtantennen,

5: eine Anordnung, in welcher das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt werden kann.

1 zeigt Richtcharakteristika eines Rundstrahlers und einer Richtantenne. Es ist gut zu erkennen, dass der Rundstrahler eine nach allen Seiten gleichmäßige Empfangscharakteristik hat. Die Richtantenne hingegen hat eine Empfangscharakteristik, welche drei Beulen aufweist. Der Unterschied der beiden Empfangscharakteristika kann dazu verwendet werden, die Empfangsrichtung eines Signals zu bestimmen, auch wenn diese Empfangsrichtung noch mit einer Unsicherheit behaftet sein kann.

2 zeigt eine Anordnung mit insgesamt vier Richtantennen und einem Rundstrahler, wobei wiederum die jeweiligen Empfangscharakteristika aufgetragen sind. Die Richtantennen haben dabei jeweils die gleiche Empfangscharakteristik wie die in 1 bereits dargestellte Richtantenne. Durch die Überlagerung der Empfangscharakteristika der Richtantennen ist es möglich, die Empfangsrichtung eines Funksignals ohne Unsicherheit und mit einer hohen Genauigkeit zu bestimmen.

3 zeigt Empfangscharakteristika eines Rundstrahlers und einer Richtantenne, welche anders ausgeführt ist als diejenigen, deren Empfangscharakteristika in den 1 und 2 dargestellt sind. Bei der in 3 gezeigten Empfangscharakteristik, welche dort mit „Richtantenne 1“ bezeichnet ist, handelt es sich nicht um eine Empfangscharakteristik mit drei Beulen, sondern mit einer einseitigen kontinuierlichen Ausprägung der Empfangscharakteristik.

4 zeigt Empfangscharakteristika eines Rundstrahlers sowie von drei Richtantennen, welche mit „Richtantenne 1“, „Richtantenne 2“ und „Richtantenne 3“ bezeichnet sind, wobei die Empfangscharakteristika der Richtantennen identisch zu derjenigen sind, welche in 4 dargestellt ist. Auch damit kann eine genaue Bestimmung einer Empfangsrichtung eines Funksignals ohne Unsicherheit oder Mehrdeutigkeit vorgenommen werden.

5 zeigt schematisch eine Anordnung zur Durchführung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dabei ist ein Fahrzeug 10 lediglich schematisch dargestellt, welches über insgesamt vier Antennen verfügt, nämlich eine erste Antenne 21, eine zweite Antenne 22, eine dritte Antenne 23 und eine vierte Antenne 24.

Die erste Antenne 21 ist dabei als vertikaler Dipol ausgebildet, so dass sie eine Rundstrahlcharakteristik als Empfangscharakteristik in der horizontalen Ebene hat. Die zweite, dritte und vierte Antenne 22, 23, 24 sind dagegen als horizontale Dipole ausgebildet, welche jeweils um 120° zueinander verdreht sind, so dass sie Empfangscharakteristika ähnlich denjenigen haben, welche in 4 dargestellt sind. Damit kann grundsätzlich eine genaue Bestimmung einer Empfangsrichtung eines Funksignals erfolgen.

Lediglich schematisch dargestellt ist in 5 weiterhin ein Sender 30, bei welchem es sich beispielsweise um ein Mobiltelefon handeln kann. Der Sender 30 sendet ein Funksignal 40 aus, welches von den Antennen 21, 22, 23, 24 des Fahrzeugs 10 empfangen wird. Dadurch, dass das Funksignal 40 von den insgesamt vier Antennen 21, 22, 23, 24 mit unterschiedlicher Signalstärke empfangen wird und die Richtcharakteristika der vier Antennen 21, 22, 23, 24 bekannt sind, ist es möglich, die Empfangsrichtung des Funksignals 40 zu berechnen. Dies wird nachfolgend beispielhaft erläutert.

Nachfolgend wird eine Beispielrechnung mit einer Richtantenne und einem Rundstrahler zur Ermittlung der Empfangsrichtung gegeben, welche auf der in 5 gezeigten Anordnung und dem in 4 gezeigten Diagramm von Empfangscharakteristika basiert.

Dabei wird eine Empfangsleistung des Rundstrahlers von PRu = –50 dBm und einer Empfangsleistung der Richtantenne von PRi = –55 dBm angenommen.

Als Richtcharakteristik des Rundstrahlers wird folgende Formel angenommen: DRu(α) = 0dB.

Als Richtcharakteristik der Richtantennen wird folgende Formel angenommen: DRi(α) = 10log10(cos(α)2).

Die Richtcharakteristik einer solchen Richtantenne entspricht in etwa der einer Patch-Antenne. Die angenommene Richtcharakteristik des Rundstrahlers entspricht in etwa der Richtcharakteristik eines Dipols bzw. Monopols.

Der Unterschied zwischen den beiden Empfangsleistungen, welcher PRu – PRi = 5 dB beträgt, soll nun in der Richtcharakteristik wiedergefunden werden. Daher gilt: PRu – PRi = DRu(α) – DRi(α) = 5 dB,was bei DRu(α) = 0 dB zu PRu – PRi = –10log10(cos(α)2)führt. Unter Zuhilfenahme der Berechnungsvorschrift cosx2 = 12(1 + cos2x) kann der rechte Term aufgelöst werden. Dies ergibt: wonach der cos-Term isoliert werden kann. Anschließend kann die Gleichung mithilfe des Arcus-Cosinus nach α, also dem Winkel, aufgelöst werden.

Dadurch ergibt sich nach Auflösung der Gleichung zu α:

Für eine Empfangsleistung von 5 dB errechnet sich somit ein Winkel von α = 55,78°.

Es sei verstanden, dass bei Verwendung von lediglich einer Richtantenne, wie dies bei der eben erfolgten beispielhaften Rechnung erfolgt ist, noch eine Unsicherheit hinsichtlich der Empfangsrichtung besteht, d.h. das Funksignal 40 kann ebenso von links oder von rechts mit Bezug auf eine Mittenachse der Richtantenne kommen, ohne dass dies unterscheidbar wäre. Durch entsprechende Rechnungen unter Verwendung der anderen Antennen kann diese Unsicherheit aufgelöst werden, so dass eine eindeutige Bestimmbarkeit der Empfangsrichtung gegeben ist.

Erwähnte Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens können in der angegebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Sie können jedoch auch in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren kann in einer seiner Ausführungen, beispielsweise mit einer bestimmten Zusammenstellung von Schritten, in der Weise ausgeführt werden, dass keine weiteren Schritte ausgeführt werden. Es können jedoch grundsätzlich auch weitere Schritte ausgeführt werden, auch solche welche nicht erwähnt sind.

Allgemein sei darauf hingewiesen, dass unter Fahrzeug-zu-X-Kommunikation insbesondere eine direkte Kommunikation zwischen Fahrzeugen und/oder zwischen Fahrzeugen und Infrastruktureinrichtungen verstanden wird. Beispielsweise kann es sich also um Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation oder um Fahrzeug-zu-Infrastruktur-Kommunikation handeln. Sofern im Rahmen dieser Anmeldung auf eine Kommunikation zwischen Fahrzeugen Bezug genommen wird, so kann diese grundsätzlich beispielsweise im Rahmen einer Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation erfolgen, welche typischerweise ohne Vermittlung durch ein Mobilfunknetz oder eine ähnliche externe Infrastruktur erfolgt und welche deshalb von anderen Lösungen, welche beispielsweise auf ein Mobilfunknetz aufbauen, abzugrenzen ist. Beispielsweise kann eine Fahrzeug-zu-X-Kommunikation unter Verwendung der Standards IEEE 802.11p oder IEEE 1609.4 erfolgen. Eine Fahrzeug-zu-X-Kommunikation kann auch als C2X-Kommunikation bezeichnet werden. Die Teilbereiche können als C2C (Car-to-Car) oder C2I (Car-to-Infrastructure) bezeichnet werden. Die Erfindung schließt jedoch Fahrzeug-zu-X-Kommunikation mit Vermittlung beispielsweise über ein Mobilfunknetz explizit nicht aus.

Die zur Anmeldung gehörigen Ansprüche stellen keinen Verzicht auf die Erzielung weitergehenden Schutzes dar.

Sofern sich im Laufe des Verfahrens herausstellt, dass ein Merkmal oder eine Gruppe von Merkmalen nicht zwingend nötig ist, so wird anmelderseitig bereits jetzt eine Formulierung zumindest eines unabhängigen Anspruchs angestrebt, welcher das Merkmal oder die Gruppe von Merkmalen nicht mehr aufweist. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Unterkombination eines am Anmeldetag vorliegenden Anspruchs oder um eine durch weitere Merkmale eingeschränkte Unterkombination eines am Anmeldetag vorliegenden Anspruchs handeln. Derartige neu zu formulierende Ansprüche oder Merkmalskombinationen sind als von der Offenbarung dieser Anmeldung mit abgedeckt zu verstehen.

Es sei ferner darauf hingewiesen, dass Ausgestaltungen, Merkmale und Varianten der Erfindung, welche in den verschiedenen Ausführungen oder Ausführungsbeispielen beschriebenen und/oder in den Figuren gezeigt sind, beliebig untereinander kombinierbar sind. Einzelne oder mehrere Merkmale sind beliebig gegeneinander austauschbar. Hieraus entstehende Merkmalskombinationen sind als von der Offenbarung dieser Anmeldung mit abgedeckt zu verstehen.

Rückbezüge in abhängigen Ansprüchen sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen. Diese Merkmale können auch beliebig mit anderen Merkmalen kombiniert werden.

Merkmale, die lediglich in der Beschreibung offenbart sind oder Merkmale, welche in der Beschreibung oder in einem Anspruch nur in Verbindung mit anderen Merkmalen offenbart sind, können grundsätzlich von eigenständiger erfindungswesentlicher Bedeutung sein. Sie können deshalb auch einzeln zur Abgrenzung vom Stand der Technik in Ansprüche aufgenommen werden.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.

Zitierte Nicht-Patentliteratur

  • Standards IEEE 802.11p [0062]
  • IEEE 1609.4 [0062]